一種壓力分散型大變形自適應(yīng)錨桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓力分散型大變形自適應(yīng)錨桿，它包括有長錨桿彈簧組件和短錨桿彈簧組件，長錨桿彈簧組件位于鋼板托盤中間，短錨桿彈簧組件分布于長錨桿彈簧組件周圍；短錨桿彈簧組件的尾桿穿過鋼板托盤、錨桿穿過后承壓鋼板的錨桿預(yù)留孔、兩端頭套有螺母以分別壓緊鋼板托盤和后承壓鋼板；長錨桿彈簧組件的尾桿穿過鋼板托盤、錨桿中部穿過后承壓鋼板的注漿預(yù)留孔、錨桿前端穿過前承壓鋼板的中心孔、兩端頭套有螺母以分別壓緊鋼板托盤和前承壓鋼板；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能夠自適應(yīng)圍巖產(chǎn)生的大變形，對隧道巖爆、煤礦沖擊地壓等突發(fā)災(zāi)害能夠起到有效的緩沖和治理作用并且錨桿受力分布合理。
【專利說明】-種壓力分散型大變形自適應(yīng)貓桿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于巷道和隧道災(zāi)害防護(hù)設(shè)施，具體設(shè)及一種大變形自適應(yīng)錯桿。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國礦物資源開采需要在井下開掘大量巷道。大中型煤礦每年新掘進(jìn)的巷道總長 度高達(dá)8000km左右，80% W上的開采集中在煤礦巷道中，保持煤礦巷道暢通與圍巖穩(wěn)定對 煤礦建設(shè)與安全生產(chǎn)具有重要意義。煤礦資源的開采深度逐年增加，如徐州張小樓礦開采 深度已達(dá)1300米。在工程建設(shè)的過程中，會遇到越來越多的深部巷道的安全支護(hù)問題。
[0003] 隨著采礦深度的不斷加深，洞室圍巖在高地應(yīng)力的條件下常常表現(xiàn)出大變形的特 點(diǎn)，具體表現(xiàn)為軟巖大變形、巖爆大變形、瓦斯突出大變形、沖擊地壓導(dǎo)致的大變形等。在煤 礦巷道支護(hù)中，錯桿支護(hù)是應(yīng)用最廣的支護(hù)方案。然而現(xiàn)有的錯桿裝置具有延伸率低，傳統(tǒng) 錯桿的延伸率一般小于20%，不能適應(yīng)巷道圍巖大變形的缺點(diǎn)，無法在圍巖產(chǎn)生大變形的情 況下正常工作。如遇到巖爆或者沖擊地壓等情況時(shí)，會發(fā)生突發(fā)性礦難。當(dāng)圍巖出現(xiàn)較大 變形時(shí)，由于變形初期能量較大，巷道圍巖的變形能超出錯桿所能承受的范圍，導(dǎo)致錯桿與 注漿體之間的粘結(jié)力和摩擦力消失或者大幅度減小，最終導(dǎo)致錯桿等支護(hù)結(jié)構(gòu)失效，進(jìn)而 造成巷道冒頂、塌方甚至大型巖爆等工程事故。
[0004] 雖然壓力分散型錯桿錯固砂漿受壓，可W明顯改善錯固段應(yīng)力分布，可縮短錯桿 長度等優(yōu)點(diǎn)。但是遇到圍巖大變形的情況是，也會面臨錯桿失效的危險(xiǎn)。
[0005] 目前巷道和隧道工程中的錯桿無法在圍巖產(chǎn)生大變形的情況下正常工作。如遇到 巖爆或者沖擊地壓等情況時(shí)，會產(chǎn)生突發(fā)性的事故。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種壓力分散型 大變形自適應(yīng)錯桿，它能夠?qū)崿F(xiàn)對深埋巷道和隧道可能發(fā)生大變形W及錯桿受力不合理的 情況下，提供一種安全有效的錯桿支護(hù)。
[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過該樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有長錯桿彈黃 組件和短錯桿彈黃組件，長錯桿彈黃組件位于鋼板托盤中間，短錯桿彈黃組件分布于長錯 桿彈黃組件周圍；短錯桿彈黃組件的尾桿穿過鋼板托盤、錯桿穿過后承壓鋼板的錯桿預(yù)留 孔、兩端頭套有螺母W分別壓緊鋼板托盤和后承壓鋼板；長錯桿彈黃組件的尾桿穿過鋼板 托盤、錯桿中部穿過后承壓鋼板的注漿預(yù)留孔、錯桿前端穿過前承壓鋼板的中屯、孔、兩端頭 套有螺母W分別壓緊鋼板托盤和前承壓鋼板；錯桿彈黃組件包括錯桿、高強(qiáng)度彈黃和尾桿， 錯桿端部平直固定有高強(qiáng)度彈黃，高強(qiáng)度彈黃的另一端平直固定有尾桿，高強(qiáng)度彈黃的外 圍裝有套管，靠近錯桿的套管端口內(nèi)設(shè)有橡皮圈封蓋。
[000引本發(fā)明通過錯桿上固定的高強(qiáng)度彈黃的伸縮特性，能夠自適應(yīng)圍巖的大變形，并 且對突發(fā)災(zāi)害起到緩沖作用。另外，在地震荷載作用下，巷道或隧道的圍巖劇烈運(yùn)動時(shí)， 本發(fā)明的錯桿跟隨圍巖在一定范圍內(nèi)隨圍巖運(yùn)動，減少了圍巖與錯桿間摩擦力的削弱或消 退，使錯桿能夠繼續(xù)工作，并且能夠起到良好的減震效果。
[0009] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)；能夠自適應(yīng)圍巖產(chǎn)生的大變 形，對隧道巖爆、煤礦沖擊地壓等突發(fā)災(zāi)害能夠起到有效的緩沖和治理作用，并且錯桿受力 分布合理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 本發(fā)明的【專利附圖】

【附圖說明】如下： 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中后承壓鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖1中前承壓鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的受力示意圖。
[0011] 圖中；1.尾桿；2.螺母；3.鋼板托盤；4.套管點(diǎn)高強(qiáng)度彈黃；6.錯桿；7.橡 皮圈封蓋；8.后承壓鋼板；81.注漿預(yù)留孔；82.錯桿預(yù)留孔；9.前承壓鋼板；91.中屯、 孔。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明： 如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明包括有長錯桿彈黃組件和短錯桿彈黃組件，長錯桿彈黃 組件位于鋼板托盤3中間，短錯桿彈黃組件分布于長錯桿彈黃組件周圍；短錯桿彈黃組件 的尾桿1穿過鋼板托盤3、錯桿6穿過后承壓鋼板8的錯桿預(yù)留孔82、兩端頭套有螺母2 W 分別壓緊鋼板托盤3和后承壓鋼板8 ;長錯桿彈黃組件的尾桿1穿過鋼板托盤3、錯桿中部 穿過后承壓鋼板8的注漿預(yù)留孔81、錯桿前端穿過前承壓鋼板9的中屯、孔91、兩端頭套有 螺母2 W分別壓緊鋼板托盤3和前承壓鋼板9 ;錯桿彈黃組件包括錯桿6、高強(qiáng)度彈黃5和 尾桿1，錯桿6端部平直固定有高強(qiáng)度彈黃5,高強(qiáng)度彈黃5的另一端平直固定有尾桿1，高 強(qiáng)度彈黃5的外圍裝有套管4,靠近錯桿6的套管端口內(nèi)設(shè)有橡皮圈封蓋7。
[001引安裝本發(fā)明錯桿時(shí)，應(yīng)先調(diào)節(jié)螺母2,使本發(fā)明的高強(qiáng)度彈 黃5處于受拉狀態(tài)，提供一定的預(yù)拉力。根據(jù)彈黃拉力的計(jì)算公式 F = iT-忍，其中f為彈黃產(chǎn)生的拉力，J：為彈黃剛度，S為彈黃拉伸的長度，故彈黃的拉力 值與彈黃伸長的長度成正比。安裝錯桿時(shí)，使高強(qiáng)度彈黃5至少有拉伸量為&，&值的大 小隨圍巖情況和彈黃剛度的不同而不同。
[0014] 如圖4所示，在圍巖無大變形的情況下，本發(fā)明有兩種傳力渠道，一種是依靠錯桿 6與灌漿體間的粘接力和摩擦力，另一種是后承壓鋼板8和前承壓鋼板9提供壓力反力，圖 4中所示，后承壓鋼板8和前承壓鋼板9有向左運(yùn)動的趨勢，與承壓板直接接觸的注漿體，它 們之間產(chǎn)生了壓力作用，高強(qiáng)度彈黃5起到傳遞拉力的作用。本發(fā)明后承壓鋼板8和前承 壓鋼板9所提供得壓力反力的作用，在錯桿6與注漿體之間的摩擦力不足的情況下，由后承 壓鋼板8和前承壓鋼板9提供承載力調(diào)節(jié)錯桿的受力條件，使錯桿能夠正常工作。
[0015] 當(dāng)圍巖產(chǎn)生大變形時(shí)，如強(qiáng)烈的巖爆等，鋼板托盤3受到圍巖外推力大于本發(fā)明 錯桿與圍巖間的靜止摩擦力與壓力之和時(shí)，高強(qiáng)度彈黃5產(chǎn)生拉伸變形，W適應(yīng)圍巖的變 形。根據(jù)彈黃拉力的計(jì)算公式彈黃的拉力值與彈黃伸長的長度成正比。當(dāng)圍巖 發(fā)生大變形，使高強(qiáng)度彈黃5拉伸量變大，高強(qiáng)度彈黃5產(chǎn)生更大的拉力作用。因此，本發(fā) 明錯桿不僅能夠適應(yīng)圍巖的大變形，而且能夠產(chǎn)生更大的拉力來約束圍巖變形。
[0016] 在高強(qiáng)度彈黃5產(chǎn)生的拉力作用下，圍巖有變形復(fù)原的趨勢。高強(qiáng)度彈黃5拉伸 量變小，本發(fā)明錯桿也能夠適應(yīng)圍巖的恢復(fù)變形。
[0017] 套管4貫套在高強(qiáng)度彈黃5外圍，套管4在靠近尾桿1的端口是全開口的，W供高 強(qiáng)度彈黃5自由伸縮；套管4靠近錯桿6的端口是半封閉的，并且設(shè)有橡皮圈封蓋7 W阻止 注漿體進(jìn)入套管4而干擾高強(qiáng)度彈黃5的正常工作，套管4長度為0. 5?1. 0米。
[0018] 錯桿6和尾桿1的端部與高強(qiáng)度彈黃5固定連接的結(jié)構(gòu)是，錯桿6和尾桿1端部 的錐形頭插入高強(qiáng)度彈黃5的彈黃圈內(nèi)，錯桿6和尾桿1的桿體上鉆有通孔，高強(qiáng)度彈黃5 端部的鋼絲預(yù)留端插入桿體通孔中，伸出部分的鋼絲纏繞在桿體上，桿體通孔空隙處填滿 烙化的金屬。所述高強(qiáng)度彈黃5可選用高強(qiáng)度鋼琴線或SUS304、SUS305高強(qiáng)度不誘鋼絲線 制作的彈黃。
【權(quán)利要求】
1. 一種壓力分散型大變形自適應(yīng)錨桿，其特征是：包括有長錨桿彈簧組件和短錨桿彈 簧組件，長錨桿彈簧組件位于鋼板托盤（3 )中間，短錨桿彈簧組件分布于長錨桿彈簧組件周 圍；短錨桿彈簧組件的尾桿（1)穿過鋼板托盤（3)、錨桿（6)穿過后承壓鋼板（8)的錨桿預(yù) 留孔（82)、兩端頭套有螺母（2)以分別壓緊鋼板托盤（3)和后承壓鋼板（8);長錨桿彈簧組 件的尾桿（1)穿過鋼板托盤（3)、錨桿中部穿過后承壓鋼板（8)的注漿預(yù)留孔（81)、錨桿前 端穿過前承壓鋼板（9)的中心孔（91)、兩端頭套有螺母（2)以分別壓緊鋼板托盤（3)和前承 壓鋼板（9);錨桿彈簧組件包括錨桿（6)、高強(qiáng)度彈簧（5)和尾桿（1)，錨桿（6)端部平直固定 有高強(qiáng)度彈簧（5)，高強(qiáng)度彈簧（5)的另一端平直固定有尾桿（1)，高強(qiáng)度彈簧（5)的外圍裝 有套管（4 )，靠近錨桿（6 )的套管端口內(nèi)設(shè)有橡皮圈封蓋（7 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力分散型大變形自適應(yīng)錨桿，其特征是：錨桿（6)和尾 桿（1)的端部與高強(qiáng)度彈簧（5)固定連接的結(jié)構(gòu)是，錨桿（6)和尾桿（1)端部的錐形頭插入 高強(qiáng)度彈簧（5)的彈簧圈內(nèi)，錨桿（6)和尾桿（1)的桿體上鉆有通孔，高強(qiáng)度彈簧（5)端部 的鋼絲預(yù)留端插入桿體通孔中，伸出部分的鋼絲纏繞在桿體上，桿體通孔空隙間填滿熔化 的金屬。
【文檔編號】E21D21/00GK104481565SQ201410749914
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】周小平, 程浩 申請人:重慶大學(xué)